补偿器的作用以及管道的计算
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补偿器的作用以及管道的计算
一、补偿器作用
补偿器也称伸缩器、膨胀节、波纹补偿器。补偿器分为:波纹补偿器、套筒补偿器、旋转补偿器、方形自然补偿器等几大类型,其中以波纹补偿器较为常用,主要为保障管道安全运行,具有以下作用:
1.补偿吸收管道轴向、横向、角向热变形。
2.波纹补偿器伸缩量,方便阀门管道的安装与拆卸。
3.吸收设备振动,减少设备振动对管道的影响。
4.吸收地震、地陷对管道的变形量。
方形自然补偿器有两个作用:
1.在管道穿越基础梁或地下室墙的时候,为了避免基础的沉降对管道的压力,需要安装方形补偿器。
2.在热力管道过长的情况下,需要安装方形补偿器来减小‘热胀冷缩’对管道的拉伸。
二、管道的热变形计算
计算公式:X=a*L*△T
x管道膨胀量
a为线膨胀系数,取0.0133mm/m
L补偿管线(所需补偿管道固定支座间的距离)长度
△T为温差(介质温度-安装时环境温度)
(1)轴向型补偿器
1、安装轴向型补偿器的管段,在管道的盲端、弯头、变截面处,装有截止阀或减压阀的部们及侧支管线进入主管线入口处,都要设置主固定管架。主固定管架要考虑波纹管静压推力及变形弹性力的作用。推力计算公式如下:
Fp=100*P*A
Fp-补偿器轴向压力推(N),
A-对应于波纹平均直径的有效面积(cm2),
P-此管段管道最高压力(MPa)。
轴向弹性力的计算公式如下:
Fx=f*Kx*X
FX-补偿器轴向弹性力(N),
KX-补偿器轴向刚度(N/mm);
f-系数,当“预变形”(包括预变形量△X=0)时,f=1/2,否则f=1。
管道除上述部位外,可设置中间固定管架。中间固定管架可不考虑压力推力的作用。
2、在管段的两个固定管架之间,仅能设置一个轴向型补偿器。
3、固定管架和导向管架的分布推荐按下图配置。
补偿器一端应靠近固定管架,若过长则要按第一导向架的设置要求设置导向架,其它导向架的最大间距可按下计算:
LGmax-最大导向间距(m);
E-管道材料弹性模量(N/cm2);
i-tp管道断面惯性矩(cm4);
KX-补偿器轴向刚度(N/mm),
X0-补偿额定位移量(mm)。
当补偿器压缩变形时,符号“+”,拉伸变形时,符合为“-”。当管道壁厚按标准壁厚设计时,LGmax可按有关标准选取。
(2)横向型及角向型补偿器
1、装在管道弯头附近的横向型补偿器,两端各高一导向支座,其中一个宜是平面导向管座,其上、下活动间隙按下式计算:
ε-活动间隙(mm);
L-补偿器有效长度(mm);
△Y-管段热膨胀量(mm);
△X-不包括L长度在内的垂直管段的热膨胀量(mm);
2、角向型补偿器宜两个或三个为一组配套使用,用以吸收管道的横向位移,对Z形和L形管段两个固定管架之间,只允许安装一个横向型补偿器或一组角向型补偿器。此时平面铰链销的轴线必须垂直于弯曲管段形成的平面(万向铰链补偿器不受此限制)。
装有一组铰链补偿器的管段,其平面导向架的间隙ε亦可按上式计算。但是L长度应为两补偿器铰链轴之间的距离,△X是整个垂直管段的热膨胀量。
3、补偿器两侧的导向支座应接近补偿器,支座的型式应使补偿器能定向运动。